Устройство для демонстрации законов динамики Советский патент 1990 года по МПК G09B23/06 

ИчоОре i f line относится к демонстрационным приборам и может быть ис- польчопано, например, в учебном процессе при изучении законов динамики (первого, второго и третьего законов Ньютона)„

Цель изобретения - расширение диапазона решаемых задач путем демонстрации процесса разделения дви- жущихся масс.

На чертеже представлена схема устройства.

Устройство для демонстрации законов динамики содержит горизонтальное основание 1 с направляющими 2, установленные на направляющих две тележки 3 и 4, свпчанпмс стыковочно-пусковым устройством с упругим элементом 5, выполненным в виде электромагнит- ной защелки 6, сменный груз 7, установленный на тележке 3, установленные нд тележке А механизм перемещения тележек и источник 8 сжатого воздуха с электропневмоклапаном 9, свя- занным магистралями с механизмом пермещения тележек, пружинный толкатель 10, установленный на одном (правом) конце направляющих 2 и взаимодействующий с тележками, и средство днстан- ционного управления разделением тележек 3 и 4 и включением механизма их перемещения, имеющее гсркон 11, размещенный между направляющими 2, и установленные на тележке 3 магнит и переключатель t

Механизм перемещения тележек состоит из двух горизонтально установленных реактивных: сопл 12 и 13 с различными критическими сечениями, направленных в противоположные стороны,, Сменный груз 7 и механизм перемещения тележек установлены на проходящих через их центры масс вертикальных осях 14 и 15 вращения. Средство дистанционного управления связано с электропиевмоклапаном 9 и электромагнитной защелкой 6„ Направляющие 2 установлены с возможностью изменения угла наклона к основанию 1„

Кроме того, устройство содержит средства регистрации параметров движения тележек, параметров работы механизма перемещения тележек и параметров вращения сменного груза 7 и механизма перемещения тележекL

Устройство работает следующим образом ,

$ 0 5 Q

5

5

0

5

0

Первый закон Ньютона Перед началом проведения опыта направляющие 2 устанавливают наклонно в левую сторону к основанию 1 под таким углом, который бы максимально компенсировал силу трения между направляющими и колесами тележек, подбирают соотношение масс тележек путем установки со-1 ответствующего груза 7.

Состыкованные тележки устанавливают на направляющих 2 в крайнем правом положении до соприкосновения с пружинным толкателем 10„ В результате срабатывания пружинного толкателя тележки совершают равномерное и прямолинейное движение, что додтвержда- ется данными, зафиксированными средствами регистрации„ При этом кроме параметров движения тележек средствами регистрации определяют также параметры возможного вращения сменного груза 7 и механизма перемещения тележек, возникающих от срабатывания пружинного толкателя 10.

Второй закон Ньютона. Перед началом опыта направляющие 2 устанавливают наклонно в правую сторону к основанию 1 под углом, обеспечивающим равномерное движение тележек. Состыкованные тележки устанавливают на направляющих 2 в крайнем левом положении, при этом упругий элемент 5 стыковочно-пускового устройства стопорится.

В процессе движения тележек вследствие взаимодействия геркона 11 и магнита, установленного на тележке, срабатывает средство дистанционного управления. В результате этого обесточивается электромагнитная эащел ка 6, открывается электропневмоклапан 9 и сжатый воздух от источника 8 по магистралям поступает в сопла 12 и 13 механизма перемещения тележек, которые создают реактивную силу, действующую на тележку 4 в направлении движения последней, при этом сопло 12 с меньшим критическим сечением, а следовательно, с меньшей реактивной силой установлено таким образом, что струя воздуха, истекающая из сопла 13, не оказывает воздействия на тележку 3 со сменным грузом 7. Под действием реактивной силы, создаваемой соплом 13, тележка 4 отделяется от тележки 3 и движется с ускорением, пропорциональным реактивной силе,

равной алгебраической сумме реактивных сил, создаваемых соплами 12 и 13.

Параметры демонстрируемого опыта Фиксируются средствами регистрации, при этом в отличие от предыдущего случая вращение сменного груза 7 и механизма перемещения тележек возможно от срабатывания электромагнитной

защелки 6 и работы сопл 11

и

13.

Третий закон Ньютона. Перед началом опыта направляющие 2 устанавливаются горизонтально. Состыкованные тележки устанавливаются в середине направляющих и удерживаются электромагнитной защелкой 6, при этом упругий элемент 5 освобожден и находится в сжатом состоянии

При отключении электромагнитной зацепки 6 упругий элемент 5 расталкивает тележки в разные стороны с одинаковой силой. В результате этого тележки начинают двигаться с одинаковым ускорением, когда массы их равны, и с различными ускорениями, когда массы их отличаются одна от другой соответственно на одинаковое или различное расстояние от места их установки на направляющих.

Параметры опыта также фгксируются средствами регистрации.

Предлагаемое изобретение позволяет наглядно демонстрировать в учебном процессе не только все три закона Ньютона, но и процесс разделения движущихся объектов, имекнцих как одинаковые, так и различные массы. Формула изобретения

Устройство для демонстрации законов динамики, содержание горизонталь0

5

0

5

0

5

0

ное основание с направляющими, установленные на направляющих две тележки, связанные стыковочно-пусковым устройством с упругим элементом, сменный груз, установленный на первой тележке, и механизм перемещения тележек, размещенный на второй из них, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона решаемых задач путем демонстрации процесса разделения движущихся масс, оно снабжено размещенным на второй тележке источником сжатого воздуха с электро- пневмоклапаном, связанным магистралями с механизмом перемещения тележек, пружинным толкателем, установленным на одном конце направляющих и взаимодействующим с тележками, средством дистанционного управления разделением тележек и включением механизма их перемещения, имеклцим геркон, размещенный между направляющими, и установленные на тележке магнит и переключатель, стыковочно-пусковое устройство выполнено в виде электромагнитной защелки, механизм перемещения тележек состоит из двух горизонтально установленных реактивных сопл с различными критическими сечениями, направленных в противоположные стороны, при этом механизм перемещения тележек и сменный груз установлены на проходящих через их центры масс вертикальных осях вращения, средство дистанционного управления связано с электропневмоклапаном и электромагнитной защелкой, а направляющие установлены с возможностью изменения угла наклона к основанию.

Изобретение позволяет повысить наглядность демонстрации законов динамики и процесса разделения движущихся масс. Устройство содержит основание 1 с направляющими 2, установленные на направляющих тележки 3, 4, связанные пусковым устройством с упругим элементом 5, выполненным в виде электромагнитной защелки 6, сменный груз 7, установленный на тележке 3, установленные на тележке 4 механизм перемещения тележек и источник 8 сжатого воздуха с электропневмоклапаном 9, пружинный толкатель 10, взаимодействующий с тележками, и средство дистанционного управления разделением тележек и включением механизма их перемещения, имеющее геркон 11, и установленные на тележке магнит и переключатель. Механизм перемещения тележек состоит из двух реактивных сопел 12, 13 с различными критическими сечениями, направленных в противоположные стороны. Сменный груз 7 и механизм перемещения тележек установлены на проходящих через их центры масс вертикальных осях 14, 15. В процессе движения тележек вследствие взаимодействия геркона 11 и магнита срабатывает средство дистанционного управления, в результате чего обесточивается электромагнитная защелка 6, открывается электропневмоклапан 9 и сжатый воздух от источника 8 поступает в сопла 12, 13, которые создают реактивную силу, под действием которой тележка 4 отделяется от тележки 3 и движется с ускорением, пропорциональным реактивной силе, при этом возможно вращение сменного груза 7 и механизма перемещения тележек. 1 ил.